JP2589672B2 - 既製杭の施工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、土木、建築構造物の基礎として利用される
既製杭の施工法に関するものである。

（従来の技術） 従来、既製杭の施工法は種々開発されているが、都市
部においては低公害工法が要求される。このような既製
杭の低公害工法としてはプレボーリング工法がある。

しかし、従来のプレボーリング工法は、所定の径で掘
削した掘削孔の先端に孔径を広くして掘削した拡径部を
形成した孔の中に、セメントミルク等のセメント硬化体
用スラリーを注入し、その後に筒状袋体を有しない既製
杭を沈設して施工していた。

しかしながら拡径部は機械的もしくはジェットにより
掘削するのでその掘削径に限界があり、上部の掘削孔の
径よりも大きな径の拡大根固め球根部の形成は不可能で
あった。

また、従来方法では拡径部の造成の際にも地盤を乱し
ており、特に孔壁も乱れて緩められており、この乱した
地盤にセメントミルク等のセメント硬化体用スラリーを
充満してもその乱れた地盤は復元することができ難いた
め、根固め球根を造成しても杭の支持力には限界があ
り、より大きな支持力を期待できなかった。

なお、特開昭51−122904号公報には、先端に拡径部を
構成しない掘削孔内に、先端にコンクリート溶液を充満
させた袋状物を杭の先端下方にぶら下げて既製杭を沈設
することにより、掘削孔底で既製杭により袋状物を破裂
させて既製杭の先端を根固めする技術が提案されてい
る。しかし、この技術では先端に形成される根固部の径
は極めて小さく、杭の支持力には限界があり、小さな支
持力しか得られない。また、この方法では、根固め部の
径をコントロールすることが難しく、杭の沈設毎に根固
め部の径がバラツキ、実用できないものであった。

また、特開昭48−15309号公報には、既製杭を使用す
る代わりに筒状袋状物を使用し、予め掘削した孔内にこ
の筒状袋状物をケーシングに入れて沈設し、上部からコ
ンクリートモルタル等を充填し、筒状袋状物の下部に袋
状物が周囲に存在しない根固め部を造成し、更に筒状袋
物の中にコンクリートモルタル等を充填しながらケーシ
ングを引き上げる方法が提案されている。

この方法では、既製杭を使用しない現場打設により形
成される杭であるから、杭自体の強度が弱く、また根固
め部自体も従来の根固め部と大差なく、この技術で造成
した杭の支持力には限界があり、小さい支持力しか得ら
れない。更に、この技術では根固め部の形成は、上部の
起振機より振動により径を広げるものであり、形成され
た根固め部の径を含めた形状を常に一定の形状とするこ
とは難しく、杭の沈設毎に根固め部の形状がバラツキ、
実用できないものであった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上述したような従来技術における欠
点の解消を図ったものであり、杭先端が緩められても元
の強さに復元でき、先端の拡径部の径も大きく、杭の先
端支持力が大きくとれる既製杭の施工法を提供すること
である。

（課題を解決するための手段） 本発明の既製杭の施工法は、撹拌アームと均しローラ
ーを備え先端部をビットを有する掘削ロッドを使用し、
掘削ロッド先端部から掘削液を吐出しながら掘削ロッド
を回転して掘削孔を掘削することにより、掘削液と掘削
土とを前記撹拌アームで撹拌しスラリー化せしめると共
にスラリー化された掘削孔内の孔壁を前記均しローラー
で均し所定深さの掘削孔を作成し、その後に孔径を広く
して掘削し所定深さの拡径部を掘削孔の先端部に形成
し、掘削ロッドを引き上げ、杭先端の外周部のみを取り
囲むように筒状袋体が取り付けられた既製杭を該掘削孔
内に沈設し、その後、杭先端の外周部のみを取り囲むよ
うに取り付けられた筒状袋体内に地上からセメント硬化
体用スラリーを注入することにより筒状袋体を掘削孔先
端の孔径の拡大した拡径部内で膨張させることを特徴と
する施工法である。

本発明で用いる撹拌アームと均しローラーは掘削ロッ
ドの長手方向に複数個取り付けてある。撹拌アームは、
翼状のものや棒状のもの、更に先端に翼片を設けたもの
等種々の形状のものがあり。これにより掘削液と掘削土
とを撹拌しスラリー化せしめるためのものである。均し
ローラーは孔壁を滑らかにする為のものであり、掘削ロ
ッドの回転により掘削土やスラリー化されたもの孔壁に
押し固めるようにして練り付けることができ、この均し
ローラーとして掘削ロッドの周囲に設けたドラム状のも
の、円弧状の部材を設けたもの等を利用できる。

掘削ロッド先端部から吐出させる掘削液としては、
水、泥水の他に、ベントナイト泥水等の地盤改良液等も
使用できる。

拡径部、即ち拡大球根部の掘削は、例えば掘削ロッド
を逆回転させることにより、土の抵抗で先端部のビット
が円外周方向に突出するものを使用し、掘削ロッドを回
転させながら上下方向に反復移動させて行う。拡大球根
部は、径が杭径より100〜200mm程度大きく、高さが杭径
の５〜10倍程度が望ましい。

本発明で使用する先端の外周部のみを取り囲むように
筒状袋体が取り付けられた既製杭とは、杭体の先端部の
外周部に筒状の袋体がその上下部で杭に取付けられた杭
であり、袋体が杭の外周部のみを取り囲むように取り付
けられているものである。このように構成するには、ま
ず、杭外径より大きな径を有する筒状袋体の中に杭を挿
入し、筒状袋体の両端部を杭外周にバンド、接着剤、も
しくはこれらの組合せにより取り付ける。この杭には、
杭沈設後にセメント硬化体用スラリーを筒状袋体の内側
に注入できる注入口があり、この注入口に注入管を継ぐ
ことで筒状袋体内に地上からセメント硬化体用スラリー
を注入することができる。

また、本発明で用いる袋体は、ナイロン、ビニロン、
ポリエステル等の布を用いることが好ましいが、フィル
ム、シート、あるいはゴム製の筒シート、金属箔シート
を用いてもよい。

しかし、布を用いたときにセメント硬化体用スラリー
を注入した際に袋体からの脱水が多すぎる場合、袋体両
端以外はゴムコーティング等により透水性を落とすとよ
い。

筒状袋体の外径は、セメント硬化体用スラリーが硬化
して形成される拡大球根部の径に見合ったものであり、
例えば杭外径＋100〜200mm程度とする。

この袋体が取り付けられた杭は堀削孔に自重、圧入、
回転、もしくはこれらの組合せにより沈設され、袋体が
掘削孔の拡径部の位置に来るように沈設する。

更に杭沈設後に筒状袋体内に注入するセメント硬化体
用スラリーとしてはセメントミルク、セメントモルタ
ル、セメントコンクリート等を用いる。

セメント硬化体用スラリーを注入することにより筒状
袋体が十分膨張したかどうかの判断は、注入ポンプの圧
力及び注入量により行う。圧力は地盤の強さによって異
なるが、３〜5Kg/cm²程度が望ましい。

以下に本発明の施工手順を図面を参照しながら以下に
説明する。

まず、第１図に示すように、先端部に掘削ビットを有
る中級の掘削ロッドを回転させ、先端部より掘削液を吐
出しながら掘削孔を掘削する。

このとき、撹拌アームで掘削土を掘削液と撹拌混合し
スラリー化すると共に均しローラーで掘削土やスラリー
化されたものを孔壁に押し固めるようにして練り付け、
孔壁を安定させ、滑らかにして行く。

このようにして支持地盤となる所定深さに達した後、
第２図と第３図に示すように、掘削ビットを径方向に拡
大し、拡大掘削を行う。拡大掘削時は掘削ロッドを逆回
転して行い、上下に反復して移動させ拡大掘削を行う。

次に、第４図に示すように掘削ロッドを正回転に戻
し、回転させながら引き上げ回収する。このとき、後の
杭の沈設を更に容易にするため必要に応じ水を吐出しな
がら引き上げる。

掘削ロッドの回収後、第５図に示すように、掘削孔中
に先端部に筒状袋体が取り付けられた前述した構成を有
する既製杭を沈設する。杭の沈設は、自重、圧入、回
転、もしくはこれらの組合せにより行う。杭沈設時には
杭接続と合わせて、第８図や第９図の上方に部分的に示
したように、杭中空部に予め設置された筒状袋体内にセ
メント硬化体用スラリーを注入する為の注入管を接続し
て行く。

第６図に示すように、所定深さまでの杭を沈設した
ら、注入管を介してセメント硬化体用スラリーを注入
し、注入圧が所定圧に達するまでセメント硬化用スラリ
ーの注入を続け、筒状袋体を膨張させ、第７図に示すよ
うに所定の大きさの拡大球根部を造成する。

（作用） 本発明では掘削孔の造成を、撹拌アームと均しローラ
ーを備え先端部にビットを有する掘削ロッドを使用し、
掘削ロッド先端部から掘削液を吐出しながら掘削ロッド
を回転して掘削孔を掘削することにより、掘削液と掘削
土とを前記撹拌アームで撹拌しスラリー化せしめると共
にスラリー化された掘削孔内の孔壁を前記均しローラー
で均し所定深さの掘削孔を作成しているので、掘削構内
には、掘削液と掘削土とが撹拌混合されたスラリーが充
満し、かつ、孔壁が滑らかにされている。そのため、杭
の外周部の外側に大きな径に拡張し得る大きな筒状袋体
が取り付けられた杭の沈設時に、杭の外側に位置する袋
体が孔壁と触れるような構造の杭であっても、沈設時の
袋体の損傷を生じさせない。

また、本発明では、沈設された既製杭の筒状袋体部が
拡径掘削部に来るので、袋体が注入されたセメント硬化
用スラリーにより膨れやすく、かつ、筒状袋体が杭の外
周部のみを取り囲むように取り付けられているので、横
方向に確実に膨張することができる。

更に本発明では、袋体の膨張により拡径掘削部の孔壁
を押すので、拡径部の掘削時に緩められた地盤が圧密さ
れて強いものに復元することができる。

このように本発明の施工法では、掘削孔の造成法と沈
設する既製杭を特定することにより、両者の相乗作用が
発揮される。

（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、第１図に示すように、先端から水を吐出しなが
ら掘削ロッド１を回転させ、先端部のビット２で掘削を
行った。ビット２の径は沈設しようとする杭の径と同じ
直径500mmで行った。掘削時、撹拌アーム３が掘削土と
水が撹拌し、スラリー化した泥水５として、均しローラ
ー４が孔壁を固め、安定させて行く。

掘削ロッド１が所定の深さに達した後、第２図及び第
３図に示すように掘削ロッド１を逆回転させて、ビット
２をビット直径700mmに拡大し、掘削ロッド１を逆回転
させながら上下に4mの区間反復移動させ、拡大掘削部で
ある拡径部７を形成した。このとき、支持地盤の孔壁を
少しでも安定化させる為に、ベントナイト溶液をビット
２の先端から吐出しながら行った。

次に第４図に示すように、掘削ロッド１を正回転させ
ながら引き上げた。このとき、杭の沈設を更に容易にす
るため水を吐出しながら引き上げた。

掘削ロッド１を引き上げ回収した後、第５図に示すよ
うに、また第９図にも示したように、予め杭の先端部の
4mの区間にナイロン布製の筒状袋体６をバンド12で取り
付けた既製杭８を掘削孔内へ吊り込み沈設した。この筒
状袋体６はセンメント硬化体用スラリー注入時に直径73
0mmに膨張するようにしたものを使用した。

杭８の接続は、通常行われるように、上杭と下杭の端
部金物の間を溶接して行った。杭の沈設は自重及び圧入
で行った。第６図に示すように杭の先端部に取り付けた
付状袋体６が掘削孔の拡径部７になるようにして杭を沈
設した。

また、杭の溶接による接続の際にセメント硬化体用ス
ラリーを杭先端外周に取り付けられた筒状袋体６内に注
入するための注入管10同志も接続した。注入管10の接続
は、第８図に示すようにカラーカップラー13によって行
った。また、注入管10は塩ビ管の1 1/4インチサイズの
ものを用い、沈設終了した杭頭より50cm上部に突出する
ようにし、第９図に示すように、その先端に逆止弁付バ
ルブ14を取付け、セメント硬化体用スラリーの逆流を防
止した。

次に、モルタルポンプを用い、注入管10を通じて地上
から水セメント比67％のセメントミルクにブリージング
防止剤を対セメント比１％添加したセメント硬化体用ス
ラリーを袋体内に注入した。注入したセメント硬化体用
スラリーによってナイロン布製の筒状袋体が十分膨張し
たかどうかの判定は、ポンプの圧力及びセメント硬化体
用スラリーの注入量により行った。今回の場合、ポンプ
の注入圧は3Kg/cm²であり、注入量も900であったので
筒状体は平均外径730mmと確実に膨張し、掘削孔の拡径
部の径の700mmよりも大きな拡大球根部の形成が確認さ
れた。

杭の沈設時に筒状袋体が破損すると、注入圧力は上昇
せず、圧力によるコントロールもできなくなるが、今回
実施した杭10本について正確に注入圧と注入量のコント
ロールができ、杭の沈設時に筒状袋体が破損していない
ことも確認できた。

この実施例の杭の先端支持力は、Ｎ値42の砂地盤の載
荷試験の結果、615トンあり、第４図に示した掘削孔の
拡径部にセメントミルクを満たし、筒状袋体を有しない
通常の既製杭を沈設した場合の杭の先端支持力の約2.6
倍の値になっている。

（発明の効果） 本発明の既製杭の施工法に従えば、掘削孔の造成を、
撹拌アームと均しローラーを備え先端部にビットを有す
る掘削ロッドを使用し、掘削ロード先端部から掘削液を
吐出しながら掘削ロッドを回転して掘削孔を掘削するこ
とにより、掘削液と掘削土とを前記撹拌アームで撹拌し
スラリー化せしめると共にスラリー化された掘削孔内の
孔壁を前記均しローラーで均し所定深さの掘削孔を作成
しているので、掘削構内には、掘削液と掘削土とが撹拌
混合されたスラリーが充満し、かつ、孔壁が滑らかにさ
れている。そのため、杭の外周部の外側に大きな径を拡
張し得る大きな筒状袋体が取り付けられた杭の沈設時
に、杭の外側に位置する袋体が孔壁と触れるような構造
の杭であっても、沈設時の袋体の損傷を生じさせない。
また、本発明では、沈設された既製杭の筒状袋体部が拡
径掘削部に来るので、袋体が注入されたセメント硬化用
スラリーにより膨れやすく、かつ、筒状袋体が杭の外周
部のみを取り囲むように取り付けられているので、横方
向に確実に膨張することができる。

更に本発明の既製杭の施工法に従えば、また膨張した
袋体が拡径掘削部の孔壁を押すので、拡径部の掘削時に
緩められた地盤を強いものに復元することができる。

更に筒状袋体の膨張により掘削時に緩められた拡径部
の周囲の孔壁を押すことにより、掘削された径よりも大
きく筒状袋体が膨張し得る。

このように本発明の施工法では、掘削孔の造成法と沈
設する既製杭を特定することにより、両者の相乗作用が
発揮され、筒状袋体がバラツクことなく確実に膨張さ
れ、杭の先端支持力が大きなものとなる。

従って、設計上、杭の本数を減らせたり、既製杭の径
を小さくすることができ、経済的な設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明の施工手順を示し、第１図は
掘削工程図、第２図、第３図は拡大掘削工程図、第４図
は掘削ロッドの回収工程図、第５図は杭の沈設の工程
図、第６図は杭沈設状態図、第７図は拡大根固め部造成
工程図、第８図及び第９図は注入管の詳細図である。 １……掘削ロッド、２……ビット、３……撹拌アーム、 ４……均しローラー、５……泥水、６……筒状袋体、 ７……拡径部、８……既製杭、９……回転キャップ、 10……注入管、11……杭の端板、12……バンド、 13……注入管接続カラー、14……逆止弁付バルブ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撹拌アームと均しローラーを備え先端部に
   ビットを有する掘削ロッドを使用し、掘削ロッド先端部
   から掘削液を吐出しながら掘削ロッドを回転して掘削孔
   を掘削することにより、掘削液と掘削土とを前記撹拌ア
   ームで撹拌しスラリー化せしめると共にスラリー化され
   た掘削孔内の孔壁を前記均しローラーで均し所定深さの
   掘削孔を作成し、その後に孔径を広くして掘削し所定区
   間の拡径部を掘削孔の先端部に形成し、掘削ロッドを引
   き上げ、杭先端の外周部のみを取り囲むように筒状袋体
   が取り付けられた既製杭を該掘削孔内に沈設し、その
   後、杭先端の外周部のみを取り囲むように取り付けられ
   た筒状袋体内に地上からセメント硬化体用スラリーを注
   入することにより筒状袋体を掘削孔先端の孔径の拡大し
   た拡径部内で膨張させることを特徴とする既製杭の施工
   法。